2023-2024学年度粤教版物理必修三第二章《静电场的应用》考试A卷

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2023-2024学年度 粤教版 物理必修三 第二章 《静电场的应用》考试卷
A卷（后附解析）
考试范围：xxx；考试时间：75分钟；命题人：xxx
题号 一 二 三 四 总分
得分
注意事项：
1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2．请将答案正确填写在答题卡上
第I卷（选择题）
请点击修改第I卷的文字说明
评卷人得分
一、单选题
1．如图所示，一质量为m的小滑块沿半椭圆绝缘轨道运动，不计一切摩擦，小滑块由静止从轨道的右端释放，由于机械能守恒，小滑块将恰能到达轨道的左端，此过程所经历的时间为t，下列说法正确的是（　　）
A．若将滑块的质量变为2m，则滑块从右端到左端的时间不变
B．若将此椭圆的长轴和短轴都变为原来的2倍，则滑块从右端到左端的时间将不变
C．若让滑块带上正电，并将整个装置放在竖直向下的电场中，则小滑块仍能到达左端，且时间不变
D．若让滑块带上负电，并将整个装置放在竖直向下的电场中，则小滑块仍能到达左端，且时间不变
2．关于下图所示的实验，说法正确的是（　　）
A．如甲图手持极板使正对面积减小，电容减小，静电计指针张角减小
B．如乙图手持极板使两板间距增大，电容增大，静电计指针张角减小
C．如乙图手持极板使两板间距增大，电容减小，两极板间场强大小不变
D．如丙图在两极板间插入介质，电容增大，静电计指针张角增大
3．如图所示，平行板电容器经开关S与电池连接，电容器间有一点a，到上极板A距离恒定，S是闭合的，φ表示a点的电势，E表示电场强度，现保持A板不动，将B板向下稍微移动，使两板间的距离增大，则（ ）
A．φ升高，E变大
B．φ升高，E变小
C．φ不变，E不变
D．φ不变，E变小
4．如图所示的实线为某静电场的电场线，虚线是仅在电场力作用下某带电粒子的运动轨迹，A、B、C、D是电场线上的点，其中A、D两点在粒子的轨迹上，下列说法正确的是（　　）

A．该粒子一定带正电
B．由图可知，同一电场的电场线在空间是可以相交的
C．将该粒子在C点由静止释放，它可能一直沿电场线运动
D．该粒子在A点的速度一定大于在D点的速度
5．运动步数是指每天走路的步数，是手机APP上记录的运动数量。会把一天中所有的步数都记录下来，包括运动步数和生活步数。某软件中运动步数的测量是通过手机内电容式加速度传感器实现的。如图所示，电容M极板固定，N极板可运动，当手机的加速度变化时，N极板只能按图中标识的“前后”方向运动。图中R为定值电阻。下列对传感器的描述正确的是（　　）
A．保持向前匀加速运动时，电路中存在恒定电流
B．静止时，电容器两极板不带电
C．由静止突然向后加速，电流由a向b流过电流表
D．向前匀速运动突然减速，电流由b向a流过电流表
6．如图所示，带电量分别为、的点电荷固定在同一竖直线上，一根粗细均匀的光滑绝缘杆水平放置，与两点电荷连线的垂直平分线重合，一个带正电的小球套在杆上（可自由滑动），给小球一个水平向右的初速度，小球在从A点运动到B点的过程中（　　）
A．速度先变大后变小 B．加速度先变大后变小
C．电势能先变大后变小 D．受到的电场力先变大后变小
7．如图所示，电场中各等势面为竖直面，它们之间的距离为d=1cm，一个带电小球的质量为,初速度为,方向与水平线成角，已知小球在电场中做直线运动，则下列说法正确的是（ ）
A．小球带负电
B．小球在的正方向上走的最远距离为
C．小球所带电荷量为C
D．匀强电场场强为
评卷人得分
二、多选题
8．如图所示，虚线是某一静电场的一簇等势线及其电势值，一带电粒子只在电场力的作用下飞经该电场时，恰能沿图中的实线从A点飞到B点，则下列判断正确的是（　　）
A．该粒子带正电
B．A点的场强大于B点的场强
C．粒子在A点的电势能大于在B点的电势能
D．粒子在A点的动能小于在B点的动能
9．如图所示，某一空间为真空，只有水平向右的匀强电场和竖直向下的重力场，在竖直平面内有初速度为的带电微粒，恰能沿图示虚线由A向B做直线运动。下列说法正确的是（　　）
A．微粒只能带负电荷
B．微粒可能做匀加速直线运动
C．仅改变初速度的方向（与原速度不共线），微粒将做曲线运动
D．运动过程中微粒电势能减小
10．两个电荷量相等的正点电荷，分别固定在图中两点，为连线的中垂线，交于点，为上的一点。一带负电的试探电荷，从点由静止释放，只在静电力作用下运动，取无限远处的电势为零，则（　　）
A．由点向点的运动是匀加速直线运动
B．由点向点运动的过程电势能逐渐减小
C．运动到点时的动能最大
D．运动到点时电势能为零
11．如图所示，K1、K2闭合时，一质量为m、带电荷量为q的液滴，静止在电容器的A、B两平行金属板间。现保持K1闭合，将K2断开，然后将B板向下平移到图中虚线位置，则下列说法正确的是（　　）
A．电容器的电容减小
B．A板电势比电路中Q点电势高
C．液滴将向下运动
D．液滴的电势能增大
第II卷（非选择题）
请点击修改第II卷的文字说明
评卷人得分
三、实验题
12．电荷的定向移动形成电流，电流表示单位时间内通过导体横截面的电荷量，即。电流传感器可以像电流表一样测量电流，并且可以和计算机相连，显示出电流随时间变化的图像。图甲是用电流传感器观察充、放电过程的实验电路图，图中电源的电压为6V。先使开关S与2接通，待充电完成后，再使开关与1接通，电容器通过电阻放电，电流传感器将电流信息传入计算机，显示出电流随时间变化的I-t图像，如图乙所示。
（1）下列说法正确的是 。
A．电容器充电的过程中，电容器的上极板带负电
B．电容器充电的过程中，极板上所带电量逐渐增大
C．电容器放电的过程中，电容器两极板间的电场强度不变
D．电容器放电的过程中，电容器把储存的电能转化为电路中其它形式的能量
（2）乙图中阴影部分的“面积”表示的物理意义是 。
（3）若充电完成后，电容器所带的电荷量为，则该电容器的电容为 F。（请用科学记数法计数，小数点后保留两位小数）
13．超级电容器也称电化学电容器，因其存储能量大，质量轻，可多次充放电而成为一种新型的储能装置。某探究小组的同学想研究某超级电容的充电现象。
（1）用保护电阻、、电流传感器和其他器材设计如图甲所示的电路，已知电源的电动势（电流传感器内阻和电源电动势内阻相较于足够小，可忽略不计）。
①先将单刀双掷开关接1后断开，其目的是让电容器初始电量 ；
②再将单刀双掷开关接2，并将此时刻记为。通过电流传感器（与计算机相连）观测得充电过程中电流传感器示数i随充电时间t变化的图像如图乙中Ⅰ曲线所示，请估算该实验中所用超级电容的电容C约为 F（保留到小数点后一位）；
③在充电过程中，电容器两端电压为u、电容器电荷量为q，充电时间为t，则下列图像中它们之间的关系可能正确的是 （填正确答案标号）；
A． B．
C． D．
评卷人得分
四、解答题
14．一平行板电容器正极板的电荷量为Q1=3.0×10-5C，两板间的电势差U1=10V，求：
（1）这个电容器的电容；
（2）当极板的电荷量增加到Q2=3.6×10-5C时，两板间的电势差为多少？
15．如图所示，带电平行金属板A、B板间距离为d，A、B板间电势差为U（大小未知），A板带正电，B板中央有一小孔。一带正电的微粒，电荷量为q，质量为m，自孔的正上方距板高h处自由下落，若微粒恰能落至A、B板的正中央c点，不计空气阻力，重力加速度为g，试求：
（1）带电微粒刚达到B板小孔时的速度大小；
（2）A、B板间的电势差U为多大。
16．在一柱形区域内有匀强电场，柱的横截面积是以O为圆心，半径为R的圆，AB为圆的直径，如图所示。质量为m，电荷量为q（q>0）的带电粒子在纸面内自A点先后以不同的速率进入电场，速度方向水平向右。已知刚进入电场时速度为零的粒子，自圆周上的C点以速率v0穿出电场，AC与AB的夹角θ=60°，C点在A点正下方。运动中粒子仅受电场力作用。
（1）为使粒子从B点射出电场，求该粒子进入电场的速度大小。
（2）求该粒子穿过电场前后的最大动能增加量？
(
…………○…………内…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………
) (
※※请※※不※※要※※在※※装※※订※※线※※内※※答※※题※※
) (
…………○…………外…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………
)
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第1页 共4页 ◎ 第2页 共4页
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参考答案：
1．A
解析：A．物体在下滑过程中由重力产生加速度，使其下滑和上滑，产生的加速度与质量无关，故将滑块的质量变为2m，则滑块从右端到左端的时间不变，A正确；
B．若将此椭圆的长轴和短轴都变为原来的2倍，在整个运动过程中产生的加速度与原来相同，但是运动的路程增大，所需时间增大，B错误；
C．若让滑块带上正电，并将整个装置放在竖直向下的电场中，产生的加速度比原来变大，小滑块仍能到达左端路程不变，所需时间变短，C错误；
D．若让滑块带上负电，并将整个装置放在竖直向下的电场中，产生的加速度比原来变小，小滑块仍能到达左端路程不变，所需时间变长，D错误；
答案：A。
2．C
解析：A．静电计指针张角的大小反应的是电容器两极板间的电压，如甲图手持极板使正对面积减小，由可知，电容减小，由可知，静电计指针张角增大，A错误；
BC．如乙图手持极板使两板间距增大，电容减小，静电计指针张角增大，两极板间场强大小可表示为
可知两极板间场强大小不变，B错误，C正确；
D．如丙图在两极板间插入介质，介电常数增大，电容增大，静电计指针张角减小，D错误。
答案：C。
3．B
解析：由于开关S闭合，且电容器两极板始终与电源的两极相连，故电容器两极板之间的电压UAB保持不变。随B极板下移，两极板之间的距离增大，根据，可知两极板之间的电场强度E减小；由于
UAa = EhAa
由于电场强度E减小，故UAa减小，由于
UAB = UAa + UaB
所以UaB增大，由题图可知B极板接地，所以B板的电势为0，即φB = 0，又
UaB = φa - φB
所以φ = UaB升高。
答案：B。
点拨：电容器的动态分析中首先应注意是否与电源相连，再根据电容的变化进行判断；对于本题应注意因下极间接地，aB间的电势差大小即为a点的电势；因aB间的距离发生变化，不能直接由U = Ed进行判断，我们是先求得Aa间的电势差再求aB的间电势差。
4．D
解析：A．由于不知道电场线方向，所以无法判断该粒子的电性，A错误；
B．同一电场的电场线在空间是不可能相交的，B错误；
C．将该粒子在C点由静止释放，由于电场线是曲线，所以后期粒子运动中，合力与速度不在一条线上，粒子会做曲线运动，C错误；
D．由于粒子运动是曲线，电场力方向沿电场线切线方向，以A点为例，D点的位置在A点切线的下方，说明A点受力方向沿电场线向下，因此从A到D，电场力做负功，速度减小，D正确。
答案：D。
5．C
解析：A．保持向前匀加速运动时，加速度恒定不变，则N板在某位置不动，电容器电容不变，电容器保持与电源相连，电压不变，由
知电容器所带的电荷量不变，电路中无电流，故A错误；
B．静止时，N板不动，电容器与电源保持相连，两极板带电，故B错误；
C．由静止突然向后加速，N板相对M板向前移动，则板间距离减小，根据平行板电容器的决定式
知电容C增大，由
知，电压不变，电容器所带的电荷量增大，电容器充电，电流由a向b流过电流表，故C正确；
D．由向前匀速运动突然减速，N板相对M板向前移动，则板间距离减小，根据
知电容C增大，电压不变，由
知电容器所带的电荷量增大，电容器充电，电流由a向b流过电流表，故D错误。
答案：C。
6．D
解析：带电量分别为、的点电荷固定在同一竖直线上，光滑绝缘杆水平放置，与两点电荷连线的垂直平分线重合，所以杆上各点的电势相等，因此带正电小球的电势能不变，小球受到的电场力竖直向下，因此水平方向合力为零，加速度始终为零，速度保持不变，电场力先变大后变小，故D正确，ABC错误。
答案：D。
7．B
解析：根据电场线与等势面垂直，且指向电势低的等势面，可知电场线水平向左，由U=Ed得：．由题意可知，只有小球受到向左的电场力，电场力和重力的合力才有可能与初速度方向在一条直线上，所以小球带正电，选项A错误；由图可知，Eq=mg；所以解得：，选项CD错误；由下图可知，
F合=mg；由动能定理，得：-F合 xm=0-，所以xm=，选项B正确；答案：B.
点拨：此题首先应该根据等势面确定场强及电场力方向，运动等效合力的方法处理；灵活运动动能定理，也可根据牛顿第二定律结合运动公式求解.
8．AB
解析：A．电场线和等势线垂直且由高等势线指向低等势线，因此图中电场线方向应垂直等势线大体指向左侧，带电粒子所受电场力沿电场线指向曲线内侧，故粒子应带正电，故A正确；
B．由于A点处等势线密，电场线也密，因此A点的场强大于B点的场强，故B正确；
C．由于
由于粒子带正电，所以粒子在B点的电势能大于在A点的电势能，故C错误；
D．根据能量守恒定律，粒子在A点的动能大于在B点的动能，故D错误。
答案：AB。
9．AC
解析：AB．微粒做直线运动，则合力沿直线方向或者合力为零，由题意可知，重力竖直向下，电场力只能水平向左，故只有负电荷才能做直线运动且一定是匀减速，故A正确，B错误；
C．合力方向一定，仅改变初速度方向（与原速度不共线），则初速度和合力不共线，将做曲线运动，故C正确；
D．电场力方向与运动方向夹角为钝角，则电场力做负功，电势能变大，故D错误。
答案：AC。
10．BC
解析：A．两等量正电荷周围部分电场线如图
其中P、Q连线的中垂线MN上，从无穷远到O点电场强度先增大后减小，且方向始终指向无穷远方向。故带负电的试探电荷q所受的电场力大小是先增大后减小，方向指向O点，所以q由A向O的加速度是先增大后减小，做变加速直线运动，故A错误。
B．从A到O过程中，q所受的电场力方向与AO方向一致，电场力做正功，则电势能逐渐减小，故B正确；
C．从A到O过程，q所受的电场力做正功，动能增大，从O到N过程中，电场力做负功，动能减小，故在O点试探电荷的动能最大，故C正确；
D．取无限远处的电势为零，从无穷远到O点，电场力对q做正功，电势能减小，则q运动到O点时电势能为负值，故D错误。
答案：BC。
11．AB
解析：A．根据，当间距d增大时，其它条件不变，则导致电容变小，故A正确；
B．K1、K2闭合时A、Q电势相等。保持K1闭合，将K2断开，电容器带电量不变，由可知，电容变小时，A板与B板间的电势差U增大，即A板电势升高，而Q点的电势不变，所以A板电势比电路中Q点电势高，故B正确；
C．根据、、联立可得
K2断开时，由于电量、正对面积不变，从而确定电场强度也不变，所以液滴仍保持静止，故C错误；
D．根据电场力与重力平衡可知，液滴带负电，由于B板的移动，导致液滴的电势升高，所以其电势能减小，故D错误。
答案：AB。
12． BD 电容器释放的电荷量
解析：（1）[1]A．电容器充电的过程中，正电荷由电源的正极移动到电容器的正极板，所以电容器的上极板带正电，故A错误；
B．电容器充电的过程中，极板上所带电量逐渐增大，故B正确；
C．电容器放电的过程中，电容器两极板上所带电荷量逐渐减小，根据
可知两极板间的电压逐渐减小，根据
可知场强不断变小，故C错误；
D．电容器放电的过程中，电容器把储存的电能转化为电路中其它形式的能量，故D正确。
答案：BD。
（2）[2]根据图象的含义，因
Q=It
所以乙图中图线与两坐标轴所包围面积的物理意义是：电容器在全部放电过程中释放的电荷量；
（3）[3]根据电容器的电容的定义式，可知电容器的电容为
13． 为零 37.1 AD
解析：（1）[1]先将单刀双掷开关接1后断开，其目的是让电容器通过放电，使其初始电量为零；
[2]根据可知，图中图线与坐标轴围成的面积表示电容器储存的电量，由图可知每一小格表示的电荷量为
计算曲线下方格数时，大于或等于半格记为一个计数格，小于半格不计数，由图可知，曲线下的计数格约为116格，则电容器储存的电荷量为
稳定后电容器两端的电压等于电源电动势，故电容器的电容为
[3]AB．根据电容的定义可得
电容保持不变，则图为过原点的一条斜线，A正确，B错误；
CD．电容器开始充电时，电容器电荷量增加，电路稳定后电压保持不变，电容器的电荷量也保持不变，C错误，D正确。
答案：AD。
14．（1）；（2）
解析：（1）电容器的电容为
（2）两板间的电势差为
答：（1）这个电容器的电容为；
（2）两板间的电势差为。
15．（1）；（2）
解析：（1）由题知微粒自孔的正上方距板高h处自由下落，有
vB2 = 2gh
解得
（2）由题知正电的微粒恰能落至A、B板的正中央c点，且A板带正电，则根据动能定理有
UAB = －UBA
解得
16．（1）；（2）
解析：（1）由几何关系知，AC距离为R，粒子A到C由动能定理有
粒子A到B粒子做类平抛运动，有
解得
（2）
如图经过D点，动能增量最大，P为D的等势点，
AC=AP
答：（1）为使粒子从B点射出电场，则该粒子进入电场的速度大小为；
（2）该粒子穿过电场前后的最大动能增加量为。
答案第1页，共2页
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